Scaling laws and bounds for the turbulent G.O. Roberts dynamo
数值模拟的G.O.罗伯茨发电机介绍。发电机和没有一个显着的平均场。导出了符合Kolmogorov湍流现象的总能量的精确界。数值数据的最佳拟合显示出与从最优理论获得的不等式相同的函数依赖性。
2017-01-12 physics.flu-dyn
Experimental observation of the elastic range scaling in turbulent flow with polymer additives
溶解在湍流中的微量长链柔性聚合物可以显著改变流动性质，例如减少阻力和增强混合。一个基本的谜团是这些聚合物添加剂如何与存在于湍流中的不同空间尺度的涡流相互作用，进而改变湍流能量传递。在这里，我们展示了如何湍流动能是通过不同的尺度在聚合物添加剂的存在下转移。特别是，我们在实验中观察到一个新的缩放范围的出现，称为弹性范围，其中通过聚合物的弹性转移越来越多的能量。此外，弹性范围的存在规定了高阶速度统计的标度。我们的研究结果对许多湍流系统，如等离子体或超流体中的湍流，其中湍流涡和其他非线性物理机制之间的相互作用往往涉及到重要的影响。
2021-02-01 physics.flu-dyn
Transition between Boundary-Limited Scaling and Mixing-Length Scaling of Turbulent Transport in Internally Heated Convection
湍流热对流中的热传输随着热强迫的增加而增加，但在几乎所有的研究中，这种增加的速率都比如果传输变得独立于分子扩散率的话慢-热传输缩放比混合长度（或“终极”）缩放慢。在由热边界条件或内部加热驱动的配置中，热边界层反而导致边界限制（或“经典”）缩放。在不同区域的净零内部加热和冷却，混合长度缩放可以发生，因为热量不需要穿过边界。我们报告的数值模拟中，加热和冷却是不平等的，在各种自然系统中，在普朗特数的团结。随着加热和冷却速率的接近，热传输的标度指数从其边界限制值变化到其混合长度值。
2022-07-11 physics.flu-dyn
Bose-like condensation of Lagrangian particles and higher-order statistics in passive scalar turbulent advection
我们建立了一个迄今为止隐藏的零模式和瞬子的背景下，被动标量湍流平流的Kraichanan模型，依赖于生产的标量强梯度的假设是与玻色状凝聚的拉格朗日粒子。它开辟了一条道路，计算的N阶结构函数的标量的标度指数借用多体理论的技术。在最低阶近似下，标度指数在二维空间中随log N渐近增加。
2010-08-24 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Scaling of Turbulent Viscosity and Resistivity: Extracting a Scale-dependent Turbulent Magnetic Prandtl Number
湍流粘度$ν_t$和电阻率$η_t$可能分别是角动量和磁场湍流输运的最简单模型。伴随的湍流磁普朗特数$Pr_t\equiv ν_t/η_t$已被公认为决定吸积盘的最终磁位形。在这里，我们提出了一种方法来确定这些“有效传输”系数在不同的长度尺度上使用粗粒化和最近的结果解耦动能和磁能级联[Bian & Mrsie 2019]。通过分析的动能和磁能级联从一套高分辨率的模拟，我们表明，我们的定义$ν_t$，$η_t$，和$Pr_t$有幂律标度的“解耦范围。我们观察到，在最小的惯性感应尺度下，$Pr_t\approx1 \text{~to~}2$增加到最大尺度下的$\approx 5$。然而，基于物理的考虑，我们的分析表明，$Pr_t$必须成为尺度无关的，并在足够高的雷诺数（或网格分辨率）的解耦范围内的顺序统一，和幂律标度指数的速度和磁谱变得相等。除了对天体物理系统的影响外，尺度相关的湍流输运系数还为大涡模拟建模提供了指导。
2021-07-02 physics.flu-dyn
A universal integral scaling of the mean velocity profiles in turbulent wall-bounded flows
针对壁湍流平均速度剖面在不同 Reynolds 数下的统一描述问题，本文提出以积分速度作为通用模板的标度方法，可涵盖不可压缩、逆压梯度及可压缩流动。
2024-12-03 physics.flu-dyn
Bulk flow scaling for turbulent channel and pipe flows
我们报告了一个理论推导体流标度规范壁有界流动。该理论通过大尺度能量长度的变分计算来解释边界几何形状（平板通道与圆管）的对称性，该能量长度通过简单指数来表征其整体流标度，即通道为$m=4$，管道为5。预测的平均速度显示出良好的协议与几十套质量的经验数据为一个广泛的雷诺数（Re），与通用的整体流量常数$κ\approx0.45$。散逸和湍流输运的预测，在整体流，等待数据验证。
2016-06-01 physics.flu-dyn
Statistics and scaling properties of temperature field in symmetrical non-Oberbeck-Boussinesq turbulent convection
在$SF_{6}$气液临界点附近，实验研究了对称非Oberbeck-Boussinesq（SNOB）效应对湍流对流温度场统计特性和标度特性的影响。研究的主要结论是，除了与湍流对流的Oberbeck-Boussinesq（OB）情况不同的是，由单元温差归一化的温度涨落的均方根具有强的$Ra$和$Pr$依赖性外，本文详细讨论的温度场的统计和标度性质与OB情况相同。
2011-08-31 nlin.CD physics.flu-dyn
Anisotropy in Turbulent Flows and in Turbulent Transport
本文讨论了高雷诺数湍流（和湍流输运）统计理论中的各向异性和非均匀性问题。我们提出了一个新的工具，允许有效的数据分析和系统的理论研究，如分离各向同性的湍流统计波动的各向异性方面的详细描述。利用流体力学方程对所有旋转的不变性，我们展示了如何根据SO（3）对称群的不可约表示来分解（张量）统计对象。对于被动标量场或矢量场的湍流平流的情况，这种分解允许作出严格的陈述：（i）标度指数是通用的，（ii）各向同性标度指数总是领先的，（iii）各向异性标度指数形成一个离散谱，该谱作为各向异性度的函数严格增加。接下来，我们解释如何将SO（3）分解应用于统计Navier-Stokes理论。我们展示了如何提取信息的缩放行为在各向同性部门。这样做是一种系统的方法来评估该部门的标度指数的普遍性，澄清了许多测量的各向异性起源，声称相反。直接数值模拟和实验的系统分析提供了一个强有力的支持的命题，也为非线性问题存在叶的统计理论部门的对称群。指数在每个扇区都是普适的，并且再次严格地作为各向异性度的函数增加。
2004-04-07 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulent boundary layer with strong favorable pressure gradient and curvature effects: Streamline coordinate and scaling analysis
本研究针对高斯鼓包上的湍流边界层开展DNS，分析分离前多类压力梯度与曲率效应，构建基于积分分析的雷诺应力标度律，其在相关区域的剖面塌缩效果优于传统标度律。
2023-06-09 physics.flu-dyn
On scaling laws in turbulent magnetohydrodynamic Rayleigh-Benard convection
我们调用磁边界层和磁瑞利数的概念，并使用在体和边界层的磁能量耗散率导出一些标度律表示如何Nusselt数依赖于磁瑞利数，普朗特数和磁普朗特数的湍流磁流体动力学Rayleigh-Benard对流在均匀垂直磁场的存在下的简单情况。
2008-02-12 physics.flu-dyn
Scaling bounds on dissipation in turbulent flows
本研究提出一种直接从运动方程估算流体动力学统计量（如平均能量耗散率）的严格新方法，并在多种对流及流动场景中完成测试验证。
2015-01-05 math.AP physics.flu-dyn
A Cautionary Note on the Thermal Boundary Layer Similarity Scaling for the Turbulent Boundary Layer
Wang和Castillo在论文X中提出了用于标定流过加热壁面的湍流边界层温度分布的经验参数。Wang和L. Castillo，J. Turbul.，4，1（2003）。他们展示了实验数据图，当使用新的缩放参数缩放时，这些图显示了相似性类型的行为。然而，实际上绘制的，以及实际上表现出相似型行为的，不是温度分布，而是通过从整体流中的温度减去边界层中的温度而形成的缺陷分布。我们表明，如果相同的数据和相同的缩放比例被重新绘制为缩放的温度曲线，相似性不再普遍。未能显示缺陷分布相似性和温度分布相似性两者指示错误相似性。这种虚假的相似性问题的性质进行了详细讨论。
2016-03-24 physics.flu-dyn
Turbulent Flame Speed Scaling for Expanding Flames with Markstein Diffusion Considerations
在这项工作中，我们澄清的作用Markstein扩散湍流火焰速度和它的缩放，从分析和实验测量近各向同性湍流中传播的恒压膨胀火焰。对于所有的C 0-C4烃-空气混合物在这项工作中，最近发表的C8数据从利兹，归一化的湍流火焰速度数据的个别混合物大致遵循最近的理论和实验$Re_{T,f}^{0.5} $缩放，其中的平均半径是长度尺度和热扩散率的传输属性。我们观察到，对于一个常数$Re_{T,f} $，归一化的湍流火焰速度随Markstein数的增加而减小。这可以用Markstein扩散系数作为大波数火焰表面波动耗散机制来解释。正如理论最初所建议的那样，在上述湍流雷诺数定义中用Markstein扩散率代替热扩散率，可以通过新的$Re_{T,M}^{0.5} $来缩放当前和Leeds数据集，而不管所考虑的燃料、当量比、压力和大范围Damköhler数上正Mk火焰的湍流强度。
2013-09-03 physics.flu-dyn
Fractal scaling of turbulent premixed flame fronts: application to LES
湍流预混火焰前锋的分形标度特性进行了研究，并考虑在大涡模拟框架中模拟亚网格尺度。由于这种薄的反应前沿的宽度不能被分解到大涡模拟的粗网格中，因此考虑了体积中包含的褶皱火焰表面的程度。未分辨的火焰前缘的量通过“分形因子”来估计，该“分形因子”取决于合适的分形维数的定义和分形标度损失的尺度，即内截止长度εi。在这种情况下，本研究认为，实验室实验和一步反应DNS的湍流预混射流火焰在不同制度的湍流预混火焰。分形维数被发现是基本上恒定的，远低于典型的被动标量前线。内截止长度显示出明显的缩放与耗散尺度的柯尔莫哥洛夫在这里考虑的制度。这些功能已被利用执行大涡模拟。良好的模型性能已被发现比较LES对相应的DNS在中等雷诺数和实验数据在较高的雷诺数。
2017-02-15 physics.flu-dyn
Dissipation Scaling and Structural Order in Turbulent Channel Flows
从一个新的角度考虑槽道湍流的尺度和结构演化。总积分湍流动能保持不变时，归一化的摩擦速度的平方，而总耗散相对于雷诺数线性增加。这用作湍流结构的全局约束。根湍流变量的通量平衡的启发下，我们还发现耗散标度为u2和v2，分别通过其第一和第二梯度。这种自相似性允许在任何雷诺数的基础上，通过一个简单的乘法运算，一个共同的模板轮廓重建。在拉格朗日输运方程中使用这些比例变量导出雷诺剪应力，进而计算平均速度分布。自相似性与输运方程一起，使通道流中湍流动力学和完整结构的可计算性的简洁视图成为可能。
2021-01-05 physics.flu-dyn
Scaling laws of two-dimensional incompressible turbulent transport
利用高质量的直接数值模拟方法研究了二维不可压湍流场中的扩散输运问题。采用了三类湍流谱，它们能够捕获短和长范围的时空相关性和振荡特征。我们报告了新的标度律，从$γ=7/10$范式的换算指数，并依赖于湍流的功能。发现了扩散在冻结区和冻结区之间的一个简单关系，强调了区分微分和积分特征尺度的重要性。
2023-03-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Scaling of maximum probability density functions of velocity and temperature increments in turbulent systems
在本文中，我们提出了一种新的方法来估计的自相似过程的标度参数，考虑的最大概率密度函数（pdf）的增量。我们证明了这一点的$H$ -自相似过程中的一般和实验研究它的湍流速度和温度增量。我们考虑湍流速度数据库从实验均匀和近各向同性的湍流通道流，和温度数据集附近的瑞利-贝纳德对流单体的侧壁，其中的湍流是由浮力驱动。对于原数据库，发现增量pdf的最大值$p_{\max}(τ)$符合对数正态分布。我们还得到了一个标度指数$α\simeq 0.37$，这是一致的标度指数的一阶结构函数在其他研究中报道。对于后者，我们得到了标度指数$α_θ\simeq0.33$。该指数值与被动标量湍流的Kolmogorov-Obukhov-Corrsin标度一致，但与一阶结构函数的标度指数$ζ_θ(1)\simeq 0.19$不同，后者有利于Bolgiano-Obukhov标度。对这些结果也给出了一个可能的解释。
2014-01-17 physics.data-an physics.flu-dyn
On the universality of anomalous scaling exponents of structure functions in turbulent flows
所有以前的实验在开放的湍流（例如，下游的网格，射流和大气边界层）的速度结构函数的标度指数产生定量一致的值。然而，使用泰勒假设的封闭湍流（冯卡门旋流）中的唯一测量产生了明显较小的标度指数，这表明这些指数的普遍性在流动的大尺度几何形状变化方面被打破。在这里，我们报告的纵向结构函数的速度在冯卡门设置不使用泰勒假设的测量。使用立体粒子图像测速法在4个不同的空间尺度范围内进行测量，以观察跨越大约一个半数量级的组合惯性子范围。我们发现标度指数（9阶），是一致的开放湍流的值，这表明他们可能实际上是普遍的。
2017-11-16 nlin.CD physics.flu-dyn
Does the Outer Region of the Turbulent Boundary Layer Display Similar Behavior?
最近的理论结果与已建立的理论一起确定了位移厚度和速度在边界层边缘作为相似标度参数候选人的壁有界湍流边界层。在本文所述的工作中，我们检查这些缩放参数以及Prandtl Plus缩放和Zagarola和Smits缩放，以搜索实验湍流边界层速度剖面数据集外部区域的相似性。将积分面积法与传统的“卡眼法”相结合，用于寻找相似的速度剖面。结果表明，严格的整体轮廓相似性在我们搜索的任何数据集中都不明显。然而，十个数据集被发现，显示“类似”的行为，使用的比例的内部与外部的厚度比作为搜索标准。与理论一致，类似行为情况的首选相似性缩放参数是位移厚度和边界层边缘的速度。有人发现，有一些数据集的普朗特加缩放和Zagarola和Smits缩放也工作。
2017-06-06 physics.flu-dyn
Model-based scaling of the streamwise energy density in high-Reynolds number turbulent channels
我们研究了雷诺数标度和几何自相似性的一个基于增益的，低秩近似湍流槽道流，由McKeon和Sharma（2010年）的预解公式确定，以获得一个描述的流向湍流强度从直接考虑的纳维-斯托克斯方程。在此公式下，速度场被分解成传播波（具有单一流向和展向波长和波速），其壁法线形状由相应预解算子的主奇异函数确定。利用壁面有界湍流中平均速度的可接受标度，我们建立了预解算子允许三类波参数，这些波参数在低秩模型上引起雷诺数的普遍行为，并且与整个壁面湍流文献中提出的标度一致。此外，它表明，几何自相似的预解模式的必要条件是对数湍流平均速度的存在。我们确定的缩放，构成层次结构的自相似模式的参数化的临界壁法线位置的模式的速度等于当地的湍流平均速度。对于宽带强迫的秩-1模型，积分流向能量密度具有与主要近壁湍流运动一致的普遍形式。当强迫的形状进行优化，以执行匹配的结果，从直接数值模拟在低湍流雷诺数，进一步的相似性出现。使用相似律表示这些权重函数，可以预测高雷诺数（${Re}_τ\approx 10^3 - 10^{10}$）时流向能量强度的雷诺数和壁面法向变化。
2013-10-03 physics.flu-dyn
Coexistence of self-similar and anomalous scalings in turbulent small-scale solar magnetic fields
该研究通过按随机熵产生符号分组分析太阳光球层磁通量密度涨落，发现正熵产生涨落遵循磁流体湍流自相似标度，而负熵产生涨落呈现反常标度，揭示了两类标度行为在湍流介质中的共存。
2023-07-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Tracer density discontinuities in turbulent flows: simple model and scaling laws
充分发展的不可压缩湍流中的混合会导致被动标量场的不连续前沿的级联。开发了贝克地图的一维（1D）变体，捕捉了导致这些不连续性出现的主要机制。对于这个一维模型，不连续锋的高度分布函数和结构函数标度指数$ζ_p$的表达式推导[对于柯尔莫哥洛夫湍流，$ζ_p=\frac 23\log_3(p+1)$ ]。这些分析结果与我们的一维模拟，以及早期的数值和实验研究的结果是在一个很好的协议。
2007-10-26 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Inner/Outer Ratio Similarity Scaling for 2-D Wall-bounded Turbulent Flows
速度分布的紊流边界层标度参数通常与内粘性区或外边界层区有关。长期以来，人们一直认为，只有当沿着壁从一个站移动到另一个站时，内部和外部区域的缩放参数按比例变化时，速度分布才能完全相似。然而，对于有壁面的紊流边界层，完全相似似乎是不可能的。因此，外/内比率似乎没有什么用处。然而，最近的启示恢复需要识别可能的实验数据集，显示外部区域的相似性。我们的论点是，可以通过找到内外厚度比几乎恒定的数据集来识别可能的数据集。该内外厚度比通常与罗塔缩放比相关联。不幸的是，Rotta比比例变化条件从未被证明是相似性要求。相比之下，我们表明，最近开发的厚度比的积分矩法的基础上必须改变proportionarily从站到站，如果存在相似性。
2017-04-27 physics.flu-dyn
Torque Scaling in Turbulent Taylor-Couette Flow with Co- and Counterrotating Cylinders
本文分析了独立旋转的外圆柱和外圆柱在强湍流区的Taylor-Couette流的整体输运特性，内圆柱和外圆柱的雷诺数分别达到Re_i = 2 x 10^6和Re_o = 1.4 x 10^6。对于所有Re_i、Re_o，无量纲扭矩G作为泰勒数Ta的函数缩放（其与内圆柱体和外圆柱体的角速度之间的差的平方成比例），具有通用有效标度律G \propto Ta^{0.88}，对应于表征内圆柱体和外圆柱体之间的角速度传输的努塞尔数的Nu_omega \propto Ta^{0.38}。指数0.38对应于类似瑞利-贝纳德系统的最终状态标度。对于沿相空间中的对角线的反向旋转情况，传输是最有效的，其中ω_0 \approx -0.4 ω_1。
2011-02-10 physics.flu-dyn
Driven black holes: from Kolmogorov scaling to turbulent wakes
广义相对论支配着时空的非线性动力学，包括黑洞和它们的事件视界。我们证明了强迫黑洞视界具有统计稳定的湍流时空动力学，与Kolmogorov的1941年理论一致。作为一个原则的证明，我们专注于黑洞在渐近反德西特时空在大量的维度，在那里获得更大的解析控制。我们还表明，潮汐变形的地平线诱导湍流动力学。当相对于视界运动时，变形会产生湍流时空尾流，这表明湍流时空动力学可能在双星合并和其他强场现象中发挥作用。
2019-11-29 gr-qc hep-th physics.flu-dyn
Extremal-point density of scaling processes from fractal Brownian motion to turbulence in one dimension
近年来，人们提出了几种基于局部极值的方法来研究非线性或非平稳时间序列的标度分析。在本工作中，我们系统地研究了局部极值的分布合成标度过程和湍流速度的实验数据。结果表明，对于分数布朗运动（fBm），在不进行不透明度修正的情况下，测量得到的极值点密度（EPD）与理论预测符合得很好。对于对数正态分布的多重分形随机游走（MRW），测量的EPD与不透明度参数$μ$无关，表明不透明度校正不改变极值点的分布，但改变幅度.通过引入一个粗粒度的操作员，这些标度过程的幂律行为，然后揭示通过测量EPD为不同的尺度。对于fBm的标度指数$ξ(H)$被发现是$ξ(H)=H$，其中$H$是Hurst数，而对于MRW的$ξ(H)$示出与不透明度参数$μ$的线性关系。这种EPD方法被进一步应用于从具有基于雷诺数$Re_λ= 720$的泰勒尺度$λ$的风洞流动实验获得的湍流速度数据，以及具有基于雷诺数$Re_θ= 810$的动量厚度$θ$的湍流边界层。对于前一种情况，检索缩放指数$ξ\simeq 0.37$。对于后者，测量的EPD清楚地显示了四个区域，这与湍流边界层结构的四个区域吻合得很好。
2018-09-20 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Scaling and spatial intermittency of thermal dissipation in turbulent convection
我们推导出的比例关系的热耗散率在散装和边界层中，大普朗特数（Pr）对流。利用直接数值模拟的瑞利-贝纳德对流，我们表明，在散装的热耗散被抑制相比，被动标量耗散。我们进一步表明，在边界层中的耗散占主导地位，在散装为中等和大Pr。热耗散率的概率分布函数，无论是在散装和边界层，拉伸指数，类似于被动标量耗散。
2019-07-17 physics.flu-dyn
Outer scaling of self-similar adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers
在飞机机翼或燃气轮机叶片中，凸表面上的湍流边界层（TBL）流动的预测是一个具有挑战性的问题。在大范围的逆压梯度（APG）范围内，寻找一个通用的湍流统计标度律仍然没有得到解决。在这里，我们介绍了APG-TBL的特征长度和速度尺度，并对Kitsios { \it et al.}（{ \it J. Fluid Mech.}，第829卷，2018年，pp. 392- 419）。被称为“剪切厚度”的特征长度尺度，$δ^\ast$，被定义为对应于湍流剪切流中的主动剪切区域的端部的位置，其中由动能归一化的无量纲剪切速率和耗散速率近似恒定。接下来，我们展示了一个通用的缩放使用的混合速度，称为“摩擦压力速度”，$u^\ast$，这是基于总剪切应力。结果表明，在大范围的APG内，TBL中的速度脉动和雷诺应力与零压力梯度（ZPG）TBL中的速度脉动和雷诺应力一致。目前的缩放是用来缩放的动能平衡在TBL，并比较他们与其他剪切流。此外，小尺度的属性，即涡度，使用$δ^\ast$和$u^\ast$的缩放也得到假设在惯性范围内的局部平衡。目前的缩放壁有界剪切流，包括TBL在很宽的压力梯度范围内，意味着潜在的瞬时湍流结构具有共同的特点下，适当的缩放，是关键的湍流模型的发展和应用。
2019-12-11 physics.flu-dyn
A similarity scaling model for the axisymmetric turbulent jet based on first principles
当相似性尺度被证明是合理的时，它是预测流体流动性质和减少使用数学模型时的计算负荷的有力工具。许多出版物描述了这种方法的不同应用，通常使用具有一个或多个缩放参数的不同缩放律。这些定律的合理性通常基于一些假设或对实验结果的引用。在本文中，我们基于经典牛顿物理学（Galilei组）的基本物理原理的标度律，并推导出一些预测，我们适用于一个简单的模型的轴对称湍流射流。在一篇配套的论文中，我们将这些预测与实验室中自由射流的仔细测量进行了比较，并评估了我们的模型预测在多大程度上被实验结果所证实。我们已经成功地获得了如此高的测量质量，我们可以计算二阶和三阶统计函数，甚至远下游和远轴。我们已经可以在这里透露，我们发现一个简单的单参数几何标度律从模型和众多的一阶和高阶统计结果计算的实验数据之间的协议非常好。
2022-06-10 physics.flu-dyn
Scaling laws prediction from a solvable model of turbulent thermal convection
一个可解的湍流模型被用来预测热对流中的边界层结构和标度律。热的传输取决于湍流的热、粘性和积分尺度之间的相互作用，因此也取决于普朗特数和雷诺数。根据它们的值，发现了各种各样的可能的制度，包括经典的2/7和1/3法律，和一个新的$4/13=0.308$法律的努塞尔幂律变化与瑞利数。
2011-06-09 cond-mat.other nlin.CD physics.flu-dyn
Scaling patch analysis of turbulent kinetic energy budget equation in wall-bounded flows
New Mexico Institute of Mining and Technology（新墨西哥矿业与技术学院）；Texas A&M University-Corpus Christi（德克萨斯农工大学科珀斯克里斯蒂分校）；Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Universitá di Roma ‘La Sapienza’（罗马大学‘拉萨皮恩扎’机械与航空航天工程系）
采用尺度补丁方法分析壁面湍流的湍动能收支方程，将流动分为近壁粘性底层、内层、外层和中间层，各层具有主导平衡和特征尺度，统一解释了各区域的标度行为。
2026-06-23 physics.flu-dyn
Turbulent scaling law in Ogata Kōrin's Red and White Plum Blossoms
受梵高《星月夜》湍流分析启发，研究尾形光琳《红白梅图》的漩涡与梅树皮图案，发现其遵循被动标量湍流的Obukhov-Corrsin谱k⁻⁵/³及间歇标度律，为艺术与湍流物理的关联提供新案例。
2025-04-18 physics.flu-dyn
Unified scaling laws for turbulent boundary layers across flow regimes
California Institute of Technology（加州理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文通过信息论不可约误差定理，发现湍流边界层中均壁 shear stress 和均速度剖面的统一标度律，无需假设函数形式，仅用两个和三个无量纲变量描述，验证了局部量组合可隐含编码上游历史。
2026-04-10 physics.flu-dyn
The Prandtl Plus Scaling Failure and its Remedy
从理论上重新检验了Prandtl Plus标度参数。流动控制方程的方法被用来检查的相似性问题的内部区域的壁有界的湍流以及层流的情况。发现Prandtl Plus参数实际上是层流汇流的相似标度参数，而不是更一般的层流Falkner-Skan边界层流。对于沿壁面的湍流边界层流动，发现只有湍流汇流与Prandtl Plus标度参数相似。这与公认的Prandtl Plus参数适用于所有壁面约束湍流的概念截然相反。为了纠正与普朗特加参数的问题，我们引入了一组新的缩放参数，工作的Falkner-Skan边界层流，并满足相关部分的流动控制方程的相似方法。
2022-05-23 physics.flu-dyn
Early onset of half-power scaling laws in turbulent thermomagnetic convection
James Weir Fluid Laboratory, Mechanical and Aerospace Engineering, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学机械与航空航天工程系詹姆斯·威尔流体实验室）
通过直接数值模拟和理论论证，研究了高普朗特数流体在方形腔体中热磁对流的标度律，发现湍流转变后出现与终极标度相符的Nu~Ra_m^{1/2}和Re~Ra_m^{1/2}的输运行为。
2026-09-30 physics.flu-dyn
A scaling improved inner-outer decomposition of near-wall turbulent motions
通过改进Baars等人[Phys. Rev. Fluids 1，054406（2016）]的预测内外模型，将湍流槽道流中的近壁湍流速度分解为$y^+<100$处的小尺度和大尺度分量，其中$y^+$是粘性归一化壁法向高度。小尺度模型通过将对数层中心的外参考高度（模型中的一个参数）降为$y^+=100$来获得，可以充分去除外界的影响。另一方面，大尺度的一个代表近壁足迹的外部能量包含运动。我们提出了大量的证据表明，在摩擦雷诺数为1000和5200之间的小尺度运动是与粘性标度的雷诺数不变。在较低的雷诺数（180 ~ 600）下，小尺度不能被粘性单元标度，涡结构随着雷诺数的增加而逐渐增强，这可能是导致反常标度行为的一种机制.最后，它被发现，一个小规模的外部大规模足迹的一部分，可以很好地缩放的粘性单元。
2021-04-15 physics.flu-dyn
A Tree Swaying in a Turbulent Wind: A Scaling Analysis
本文提出了一种树木在紊流风中摇摆的试验性标度理论。有人认为，在冠内的空气湍流是在惯性制度。根据时间准则，涡流引起分支的动态弯曲响应。由此产生的表达式的穿透深度的风产生一个指数，这似乎是一致的，属于树枝的形态。能量准则表明，分支的动力学基本上是被动的。讨论了叶片水动力筛选的可能性。
2014-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flux scaling and plume structure in high Ra - high Sc turbulent convection
本文采用盐水在水面上穿过微孔渗透膜的方法研究了高瑞利数（$10^{11}- 10^{10}$）、高施密特数（650）的湍流对流。近壁相干结构为线羽流时，通量表现出4/3的$^{rd}$标度。多个大尺度流动池的移位导致大纵横比的近膜平均剪切方向的改变。较低的纵横比显示单个大尺度流动池和恒定的平均剪切方向。
2004-08-01 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Scaling and modelling of turbulent flow over a sparse canopy
采用直接数值模拟方法研究了稀疏冠层内和冠层上方的湍流流动。冠内雷诺数与粘性应力的平衡与光滑壁面相似。由此，提出了基于它们的局部和的缩放。使用基于总应力的传统比例，通常报道与光滑壁相比，在座舱盖内的速度波动减小。然而，当使用建议的高度相关缩放时，波动更接近于光滑壁的波动。这表明，在很大程度上，冠层的影响可以归结为局部尺度的修正，而不是冠层要素与湍流的直接相互作用。在此基础上，提出了一种模型，该模型由单独作用于平均流的阻力组成，旨在产生正确的缩放而不直接修改波动。该模型被示出，以估计内的波动冠比传统的，气动阻力模型。然而，均质化方法不能再现冠层元素的局部效应。为了捕捉这些，提出了另一种模型，适用于平均只有阻力的冠层几何形状的截断表示。
2018-10-23 physics.flu-dyn
Distinct Lifetime Scaling Laws of Turbulent Puff in Duct Flow
通过直接数值模拟与理论分析，揭示方形管道流中湍流团寿命在临界雷诺数约1450处分岔，亚临界区遵循平方根标度律、超临界区呈超指数标度，并用噪声鞍结分岔方程解释衰减机制，证明其统计规律与管道流相似。
2025-07-02 physics.flu-dyn
Unified scaling and shape laws for turbulent premixed methane and hydrogen jet flames
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）
本文通过对比甲烷和氢气喷射火焰在不同工况下的实验结果，揭示了两种燃料在湍流燃烧中的统一尺度和形状规律，建立了考虑热扩散效应的通用模型。
2026-03-16 physics.flu-dyn
Similarity scaling of the axisymmetric turbulent jet
在目前的工作中，我们发现，一个自由的轴对称射流在空气中显示的自相似性，在充分发展的部分射流。我们报告的精确测量的第一，第二和第三阶，空间平均的统计功能的轴向速度分量进行激光多普勒风速计，包括在外部（高强度）区域的射流。的测量结果进行比较，从一个简单的射流模型，在一个单独的出版物中描述的预测，我们讨论了进一步研究的自由射流的自相似性的影响。似乎本研究中包含的所有统计函数都可以用单个几何缩放因子缩放-从共同虚拟原点的下游距离。
2022-06-08 physics.flu-dyn
The friction factor of two-dimensional rough-boundary turbulent soap film flows
我们使用动量传递参数预测的摩擦系数$f$在二维湍流肥皂膜流与粗糙边界（三维管流的模拟）作为雷诺数Re和粗糙度$r$的函数，分别考虑逆能量级联和前向拟能级联。在中间Re，我们预测的Blasius一样的摩擦因子标度的$f\propto\textrm{Re}^{-1/2}$流为主的拟能级联，不同于能量级联标度的$\textrm{Re}^{-1/4}$。对于大Re，在拟能占优的情况下，$f \sim r$。我们使用保形映射技术来执行与理论令人满意一致的直接数值模拟，并展示了粗糙度引起的临界性的数据崩溃缩放，此前已证明该临界性出现在Nikuradse的3D管道数据中。
2009-03-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Intermediate Scaling and Logarithmic Invariance in Turbulent Pipe Flow
本文提出了一个三层渐近结构的湍流管流，揭示了在中间变量，存在一个不变量的对数区域。它为解决流向平均速度和方差的标度中的重要问题提供了理论基础。从分析中得出的关键见解是，两个相邻层之间的尺度分离与$\sqrt{Re_τ}$而不是$Re_τ$成比例。这表明，为了实现雷诺数渐近不变性，可能需要更高的雷诺数来实现足够的尺度分离。该公式为解释低雷诺数下管流中平均速度的幂律以及高雷诺数下幂律和对数律的共存提供了理论基础。此外，汤森-佩里'常数'的方差显示出系统的哈罗德数的依赖。
2019-09-26 physics.flu-dyn
Asymmetrical Order in Wall-Bounded Turbulent Flows
在梯度结构中，对于每个雷诺应力分量，揭示了湍流壁边界流的缩放。在耗散结构中，存在一种不对称的秩序，我们可以部署它来统一这些流动内部和之间的缩放和传输动力学。槽道和平板边界层流动的外边界条件有细微的差别，它们改变了远离壁面的湍流结构。耗散结构和相应的输运动力学中表现出的自相似性建立了有壁界湍流的能力和知识。
2021-01-31 physics.flu-dyn
Universal Scaling Laws for Dense Particle Suspensions in Turbulent Wall-Bounded Flows
本文研究了平板槽道湍流中中性浮力球稠密悬浮液的宏观行为。我们发现，颗粒大于最小的湍流尺度导致悬浮液偏离连续极限，其动态是很好地描述了一个有效的悬浮液粘度。这种偏差是由于在壁面附近形成具有显著滑移速度的颗粒层而引起的。通过假设两个不同的运输机制，在近壁层和湍流的散装，我们定义了一个有效的壁位置，使在散装的流动仍然可以准确地描述由一个有效的悬浮液粘度。因此，我们提出了缩放律的悬浮液流的平均速度的轮廓，连同一个主方程能够预测的阻力增加的颗粒尺寸和体积分数的函数。
2016-08-31 physics.flu-dyn
Kolmogorov and Irosnikov-Kraichnan scaling in the anisotropic turbulent solar wind
太阳风湍流主要由Alfvénic波动控制，但功率谱指数有些令人惊讶地向流体动力学湍流的Kolmogorov值-5/3发展。我们发现，在1AU的湍流线性分解成两个共存的分量垂直和平行于当地的平均磁场。其中第一个与传播的阿尔文波包一致，并显示了阿尔文湍流的预期标度，即Irosnikov- Kraichnan。第二个显示柯尔莫哥洛夫标度，我们也发现在数量和磁能密度，坡印亭通量。
2006-06-13 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
An Alternative Scaling for Roughness Transitions in Turbulent Flows: The Role of the Internal Boundary Layer
针对湍流边界层遭遇突变粗糙度后形成的非平衡IBL，本文利用IBL高度与边缘速度建立平均及亏损速度剖面的新标度，并将平衡理论扩展至动态调整过程。
2025-06-11 physics.flu-dyn
Heat flux scaling in turbulent Rayleigh-Bénard convection with an imposed longitudinal wind
本文对纵向风扰动下的Rayleigh-Bénard对流进行了数值研究。结果表明，在风的作用下，由于羽状扫掠机制，通过气室的垂直热通量最初减小，当湍流强迫对流超过浮力时，垂直热通量再次增大。因此，努塞尔数是剪切雷诺数的非单调函数。我们提供了一个简单的模型，捕捉良好的精度观察到的所有动态制度。我们希望我们的研究结果可以导致一个更根本的理解之间的复杂的相互作用的平均风和羽流喷射的瑞利-贝纳德现象。
2013-11-19 nlin.CD physics.flu-dyn
An amplitude-frequency study of turbulent scaling intermittency using Empirical Mode Decomposition and Hilbert Spectral Analysis
Hilbert-Huang变换是近年来提出的一种将非线性、非平稳时间序列分解为不同模式之和的方法，每个模式都有一个特征频率。在这里，我们展示了这种方法的第一次成功应用均匀湍流时间序列。我们将每种模式与耗散、惯性范围和积分尺度联系起来。然后，我们推广这种方法，以便在惯性范围内，在振幅-频率空间中的湍流的标度不稳定性的特征。新方法首先验证使用分数布朗运动模拟。然后，我们得到一个二维的振幅-频率表示的PDF的湍流波动的缩放趋势，我们展示了如何使用这种方法可以检索多重分形指数。我们还发现，对数泊松分布拟合速度振幅pdf比对数正态分布。
2014-01-17 physics.data-an physics.flu-dyn
Turbulent kinetic energy production and Turbulent kinetic energy production and flow structures in flows past smooth and rough walls
Lee & Moser（2015）、Bernardini等人（2014）、Yamamoto和Tsuji（2018）以及Orlandi等人（2015）在大雷诺数范围内对二维湍流通道进行直接数值模拟的文献中可用数据已被用于发现剪切参数（涡流周转时间与平均变形时间尺度（1/S）之间的比率），在近壁区，雷诺数与尺度关系很好。良好的缩放是由于涡流周转时间，虽然湍流动能和各向同性耗散率显示雷诺数的依赖性附近的壁。剪切参数与流动结构以及第二不变量相关，并且该量也呈现良好的缩放。已经发现，湍流动能产生的最大值发生在第二不变量近似为零的层中，即不稳定的片状结构卷起成为棒的地方。生产在拉伸和压缩应变的贡献的分解表明，这两个贡献提出了一个很好的缩放。然而，当近壁和外部结构分离时，完美的缩放保持不变。相同的统计数据已被评估的直接模拟的湍流通道上的两个壁面上的不同类型的波纹。在波峰平面附近的层中的流动物理学与表面的形状密切相关，并且已经证明，壁面速度波动的法线对流动结构的改变、阻力的增加和湍流动能的产生负责。这些模拟在中间雷诺数表明，在外部区域的汤森相似性假设成立。
2019-01-07 physics.flu-dyn
Scaling and mechanism of the propagation speed of the upstream turbulent front in pipe flow
本研究推导了管流上游湍流前锋传播速度随雷诺数的显式标度律，发现前锋尖端低速条带位置在壁面单位下恒定，并基于局部平均流平流机制解释速度来源，实现了从单速度场近似估计前锋速度。
2023-11-10 physics.flu-dyn
Data-driven nonlinear turbulent flow scaling with Buckingham Pi variables
本文提出基于 Buckingham Pi 的稀疏非线性标度方法，利用速度梯度张量不变量识别跨 Reynolds 数的尺度不变涡结构，并用于评估湍流机器学习模型的插值与外推性能。
2024-03-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
